DE102015216946A1 - casting plunger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Gießkolben (10) zum Druckbeaufschlagen einer Metallschmelze mit einem Mantel (12), einem Kühleinsatz (11), der in einen Hohlraum des Mantels (12) einsetzbar ist, und einer Dichtung (17), die zwischen dem Kühleinsatz (11) und dem Mantel (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (17) im Wesentlichen aus Graphit ausgebildet ist.The invention relates to a casting piston (10) for pressurizing a molten metal with a jacket (12), a cooling insert (11) insertable into a cavity of the shell (12), and a seal (17) inserted between the cooling insert (11 ) and the jacket (11), characterized in that the seal (17) is formed substantially of graphite.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gießkolben zum Beaufschlagen einer Metallschmelze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a casting piston for applying a molten metal according to the preamble of patent claim 1.
Bei der industriellen Fertigung von Gussbauteilen hat sich das sogenannte Warmkammer-Verfahren etabliert. Dieses Verfahren bietet dahingehend Vorteile, dass mit einer verhältnismäßig hohen Taktzahl Bauteile aus Metalllegierungen, insbesondere aus Leichtmetalllegierungen die Aluminium, Magnesium, Silizium usw. umfassen, hergestellt werden können. Bei solchen Maschinen wird die warme Metallschmelze mit Hilfe eines sogenannten Gießkolbens zunächst in eine Gießkammer angesaugt. Durch Änderung der Bewegungsrichtung des Gießkolbens wird die Schmelze anschließend aus der Gießkammer bzw. dem Gießbehälter in eine Gießform befördert. Die flüssige Metallschmelze erstarrt in der Gießform zu dem Gussteil. Nach der Erstarrung kann das Gussteil aus der Gießform entnommen werden.In the industrial production of cast components, the so-called hot chamber method has become established. This method offers advantages in that components of metal alloys, in particular of light metal alloys comprising aluminum, magnesium, silicon, etc., can be produced at a relatively high number of cycles. In such machines, the warm molten metal is first sucked into a casting chamber with the aid of a so-called casting piston. By changing the direction of movement of the casting piston, the melt is subsequently conveyed out of the casting chamber or the casting container into a casting mold. The liquid molten metal solidifies in the casting mold to the casting. After solidification, the casting can be removed from the casting mold.
Derartige Gießkolben zum Betreiben von Druckgießmaschinen im Warmkammer-Verfahren sind beispielsweise aus der
Im Allgemeinen sind Gießkolben aus mehreren Bauteilen ausgebildet, wobei in einem Kolbenmantel ein Kolbenträger eingesetzt ist. Zum Temperieren des Gießkolbens umfasst der Kolbenträger ein Kühlsystem. Die Abdichtung des Kühlkreislaufs erfolgt üblicherweise mit O-Ringen, Standarddichtungen oder mittels Teflonband. Da diese Dichtungen temperaturempfindlich sind, unterliegen sie somit einem gewissen Verschleiß.In general, casting pistons are formed from a plurality of components, wherein a piston carrier is used in a piston skirt. For tempering the casting piston, the piston carrier comprises a cooling system. The sealing of the cooling circuit usually takes place with O-rings, standard seals or Teflon tape. Since these seals are sensitive to temperature, they are thus subject to a certain amount of wear.
Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, einen Gießkolben anzugeben, der sich durch hohe Standzeiten auszeichnet.Based on this prior art, the present invention has the object to provide a casting piston, which is characterized by long service life.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Hierauf zurückbezogene abhängige Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung dar.This object is achieved with a device according to the independent claim. Related claims are advantageous embodiments of the invention.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen Gießkolben zum Druckbeaufschlagen einer Metallschmelze vor, mit einem Mantel, einem Kühleinsatz, der in einem Hohlraum des Mantels einsetzbar ist, und einer Dichtung, die zwischen dem Kühleinsatz und dem Mantel angeordnet ist. Weiterhin kann die Dichtung im Wesentlichen aus Graphit ausgebildet sein. Sogenannte Graphitdichtungen können mit hohen Temperaturen, bis zu 700°C, beaufschlagt werden, ohne Alterungserscheinungen zu zeigen. Die Verwendung einer solchen Graphitdichtung bietet demnach den Vorteil einer hohen Temperaturbeständigkeit des Gießkolbens.To achieve this object, the invention proposes a casting piston for pressurizing a molten metal, with a jacket, a cooling insert, which is insertable in a cavity of the shell, and a seal which is arranged between the cooling insert and the jacket. Furthermore, the seal may be formed substantially of graphite. So-called graphite seals can be exposed to high temperatures, up to 700 ° C, without showing signs of aging. The use of such a graphite seal thus offers the advantage of a high temperature resistance of the casting piston.
Weiterhin kann die Dichtung als Foliendichtung ausgebildet sein. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine geometrisch sehr klein bauende Dichtung verwendet werden kann, um eine Dichtigkeit zwischen dem Mantel und dem Kühleinsatz zu erzeugen.Furthermore, the seal may be formed as a film seal. This results in the advantage that a geometrically very small-sized seal can be used to create a tightness between the jacket and the cooling insert.
Darüber hinaus kann die Foliendichtung mehrschichtig ausgebildet sein. Durch einen solchen Aufbau kann eine Dichtung generiert werden, die sehr gut an deren Anwendungszweck angepasst ist. Bei der Herstellung solcher mehrschichtigen Foliendichtungen wird ein dünnschichtiges Folienmaterial Schicht für Schicht um einen Dorn gewickelt. Der Dorn weißt einen Außendurchmesser auf, welcher dem gewünschten Innendurchmesser der Dichtung entspricht. Der Wickelprozess wird solange fortgeführt, bis die gewünschte Dichtungsdicke erreicht wird. Dadurch kann eine besonders passgenaue Dichtung generiert werden.In addition, the film seal may be formed multi-layered. By such a structure, a seal can be generated, which is very well adapted to their application. In the manufacture of such multilayer film seals, a thin film material is wound around a mandrel layer by layer. The mandrel has an outer diameter which corresponds to the desired inner diameter of the seal. The winding process is continued until the desired sealing thickness is achieved. As a result, a particularly accurate seal can be generated.
Die Dichtung kann einen Reinheitsgrad von 99,8% Graphit aufweisen. Je höher der Anteil an Graphit in der Dichtung ist, desto temperaturbeständiger ist die Dichtung. Eine Dichtung mit einem Reinheitsgrad von 99,8% ist besonders gut zur Verwendung in Druckgießmaschinen geeignet.The seal can have a purity of 99.8% graphite. The higher the proportion of graphite in the gasket, the more temperature-resistant the gasket is. A seal with a purity of 99.8% is particularly well suited for use in die casting machines.
In einem eingesetzten Zustand des Kühleinsatzes in den Mantel ist die Dichtung mit einer Oberfläche des Hohlraums des Mantels und einer Oberfläche des Kühlmitteleinsatzes in berührendem Kontakt. In diesem eingesetzten Zustand sind Mantel und Kühleinsatz aneinander befestigt bzw. montiert. In montiertem Zustand wird die Dichtung zwischen dem Mantel und dem Kühleinsatz gequetscht. Mit anderen Worten, erfährt die Dichtung eine Klemmkraft, wodurch die Dichtigkeit sichergestellt wird.In an inserted state of the cooling insert into the shell, the seal is in touching contact with a surface of the cavity of the shell and a surface of the coolant insert. In this state, the jacket and cooling insert are fastened or mounted on each other. When assembled, the seal between the shell and the cooling insert is crushed. In other words, the seal undergoes a clamping force, thereby ensuring the tightness.
Der Hohlraum des Mantels kann als zylindrisches oder konisches Sackloch ausgebildet sein, wobei die Dichtung im Wesentlichen in Umfangsrichtung verläuft.The cavity of the shell may be formed as a cylindrical or conical blind hole, wherein the seal extends substantially in the circumferential direction.
Darüber hinaus kann die Dichtung eine erste Berührfläche aufweisen, mit der die Dichtung mit dem Mantel in berührendem Kontakt steht, sowie eine zweite Berührfläche, mit der die Dichtung mit dem Kühleinsatz in Kontakt steht. An beiden dieser Berührflächen ist ein Passsitz ausgebildet. Bei einem Passsitz im Sinne dieser Erfindung ist der Innendurchmesser eines Bauteils kleiner gehalten als der Außendurchmesser eines zweiten Bauteils in welches das erste Bauteil eingebracht ist. Das sich daraus ergebende Spiel zwischen den über dem Passsitz in Berührung stehenden Bauteilen ist minimal, d. h. kleiner als bei einem Spielsitz und größer als bei einem Presssitz.In addition, the seal may have a first contact surface with which the seal is in touching contact with the jacket and a second contact surface with which the seal is in contact with the cooling insert. At both of these contact surfaces a snug fit is formed. With a snug fit in the sense of this invention, the inner diameter of a component is kept smaller than the outer diameter of a second component in which the first component is introduced. The resulting clearance between the components in contact over the interference fit is minimal, i. H. smaller than a seat and larger than a press fit.
Nachfolgend sollen die Vorteile der Erfindung kurz zusammengefasst werden.The advantages of the invention will be briefly summarized below.
Durch die Verwendung der Graphitdichtung kann eine Temperaturbeständigkeit bis zu 700°C realisiert werden. Die Graphitdichtung unterliegt keinem Alterungsprozess, wodurch Undichtigkeiten aufgrund von Beaufschlagung der Dichtung mit zu hoher Temperatur verhindert werden. Dadurch werden auch Produktionsausfälle reduziert und die Standzeit erhöht. Der beschriebene Aufbau kennzeichnet sich vorteilhafterweise durch einen vereinfachten Montageaufwand aus, wodurch die Instandhaltungsaufwände ebenfalls reduziert werden. Nicht zuletzt bietet ein solcher Gießkolben den Vorteil einer erhöhten Prozesssicherheit, da die Gefahr von Ausschussteilen, die sich aus Undichtigkeiten der Dichtung ergeben, reduziert wird.By using the graphite gasket, a temperature resistance up to 700 ° C can be realized. The graphite gasket is not subject to any aging process, which prevents leaks due to over-pressurization of the gasket. This also reduces production losses and increases service life. The structure described is advantageously characterized by a simplified installation effort, whereby the maintenance costs are also reduced. Last but not least, such a casting piston offers the advantage of increased process reliability, since the risk of rejects resulting from leaks in the seal is reduced.
Der im vorgehenden beschriebene Gießkolben kann sowohl im Kaltkammer-Verfahren als auch im Warmkammer-Verfahren Verwendung finden.The casting piston described above can be used both in the cold chamber method and in the hot chamber method.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Die Ansprüche, die Figurenbeschreibung zeigen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, die ein Fachmann auch in anderer Kombination in Betracht ziehen würde, um sie an entsprechende Anwendungen anzupassen. Es zeigen in schematischer, vereinfachter DarstellungThe invention will be explained in more detail with reference to FIGS. The claims, the description of the figures show exemplary embodiments of the invention, which a person skilled in the art would also consider in another combination in order to adapt them to corresponding applications. They show in a schematic, simplified representation
Je nach zu gießendem Material weist die Metallschmelze eine hohe Temperatur im Bereich von 600 bis 800°C auf. Diese Wärmeenergie wird über die Oberfläche o des Mantels
Um eine Dichtigkeit zwischen dem Kühleinsatz
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beide Wandungen zueinander parallel sind, jedoch einen Winkel mit der Mittelachse a einschließen. Dadurch bilden die Wandungen einen Konus aus. Durch diesen Konus kann die Klemmkraft, die durch Festziehen der Schrauben
Alternativ dazu können die Wandung des Kühleinsatzes und die Wandung des Mantels auch zu einander unparallel ausgebildet sein. Damit schließen die Wandungen mit der Mittelachse jeweils unterschiedliche Winkel ein, wodurch die Klemmkraft und damit die Dichtigkeit noch weiter verbessert werden.Alternatively, the wall of the cooling insert and the wall of the shell may be formed to be unparallel to each other. Thus, the walls with the central axis each include different angles, whereby the clamping force and thus the tightness are further improved.
Aus dem Stand der Technik bekannte O-Ringe haben eine thermische Beständigkeit bis ca. 150°C. Falls das Kühlmittel im Kühleinsatz
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- WO 2009/146568 A1 [0003] WO 2009/146568 A1 [0003]
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2015
- 2015-09-04 DE DE102015216946.4A patent/DE102015216946A1/en active Pending
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